【乾貨】戰勝霧霾 你需要了解這些

我們對霧霾同仇敵愾，卻又倍感無奈。除了口罩與凈化器，有無快速、高效之法治理霧霾？是何原因導致一城又一城的重重霧霾？出法令、關工廠、停機器，治霾措施一撥又一撥，為何人們卻有霧霾愈發嚴重之感？飽受霧霾困擾的不僅，國外成功治霾經驗能否借鑒？究竟何時才能重回藍天白雲環繞的清潔生活？

霧霾成因

霧霾的形成需要兩個條件：一次排放污染物和氣象條件。

形成霧霾的內因是一次排放污染物，如二氧化硫、氧氮化物、一氧化碳、碳氫化合物、顆粒物等。

外因是適合上述一次污染物大量二次轉化的氣象條件，主要有四個：一是風，影響污染物橫向擴散；二是逆濕，即高空氣溫高，地表附近氣溫低（正常情況下溫度會隨著高度增加而下降），其影響擴污染物縱向擴散；三是濕度，影響凝結核化學變化的過程；四是光照，加劇化學反應。

在內外因共同作用下，一次污染在大氣中相互作用，經化學反應或光化反應形成與一次污染物物化性質完全不同的新的大氣污染物，即為二次污染物,如臭氧、醛、酮、酸、過氧乙醯硝酸酯（PAN）等。

冬季，由於氣團穩定、天氣較乾燥，逆溫層氣候頻繁。晴朗、乾燥的靜穩天氣中，地面散熱迅速，近地面氣層降溫多，從而在低空形成輻射逆溫層。一方面，逆溫層如同「棉被」將城市的一次污染物阻滯在低空（圖1）；另一方面，近地面層大量聚積水汽，會在逆溫層下形成輻射霧，創造了極好的霧霾生成條件，促使一次污染物大量二次轉化。在逆溫層與靜穩天氣等氣象條件下，空氣中的大氣污染物濃度會比對流頻繁（有風）的時期提高5-10倍。

在同樣多霧的氣象條件下，南方地區幾乎不存在小鍋爐取暖，一次污染物排放量相對少，二次轉化增量少，霾的指數也相對低；北方地區由於大量燃煤供熱，一次污染物排放大大增加，再經過逆溫層的二次「發酵」后，大氣污染物急劇上升，環境承載力突破臨界點而形成霧霾，最終致供暖季北方地區霧霾頻發。

此外，地形也會對霧霾的形成有影響。

如北京東、北、西三面環山，西面、北面的弱冷空氣不易進入平原地區，或者途經山脈后強度減弱，而來自北京南面的外來污染物卻能長驅直入（圖2），且被西北方位群山阻擋，客觀上導致霧霾難以快速消散。刮北風時，逆溫層被吹散，霧霾也即刻消散。

IEA的研究成果表明，超過99%的二氧化硫與氮氧化物、85%的PM2.5、92%的一氧化碳以及66%的揮發性有機化合物排放來自電力、工業、居民生活、交通、農業等領域的能源使用過程（圖3）。

不同化石能源使用產生的污染物排放種類不同，排放方式也不同，對環境的影響有較大差別（表1）。2015年，煤炭在一次能源消費中的比重高達64%，石油消費佔18.1%，天然氣消費僅為5.9%，一次電力及其他能源佔14.5%。

科學考慮排放污染對環境的影響不僅要區分能源品種，更要區分各種燃燒設施對霧霾的影響。如煤炭污染應區分電煤與散煤的污染。的煤炭消費中約有50%為電煤，散煤主要包括家庭取暖、餐飲等用煤，以及一些水泥廠、玻璃廠、鋼廠、工業用的小型鍋爐（平均容量在8噸/小時），約佔煤炭消費總量的15-20%。電廠對脫硫、脫硝、除塵要求較高，其他種類的煤炭消費排放則相對高，如工業鍋爐（65噸/小時以下）中煙塵、二氧化硫、氮氧化物等污染物的排放則比普通煤電廠高出2-4倍。散煤燃燒單體容量小，脫硫、脫硝處理環保成本極高，目前尚未制定散煤排放標準，業內普遍認為散煤燃燒排放一般為電廠排放的10倍。

治理霧霾的主要手段有兩類，「源頭控制」和「末端治理」。

「源頭控制」即優化一次能源結構，降低化石能源消費，提高清潔能源佔比，從而降低一次污染物排放。該方法行之有效，卻耗時漫長。例如，北京依靠天然氣優化本地能源結構，2008年前規劃氣電廠，到2017年四大氣電廠才全部投產，歷時超過十年；全國範圍看，煤炭2010年佔一次能源的比重為68%，到2015年才降到64%。

「源頭控制」的難度有二：

一是清潔能源經濟性差。「富煤少油缺氣」的資源稟賦決定煤炭使用的經濟性超過其他能源，而環境污染成本無法內部化，使得清潔能源的環保優勢無法在價格上體現。如煤電成本最低(圖5)，若天然氣發電成本與煤電相當，氣價需從當前的2.3元/立方米左右降至1.2元/立方米。

二是供應不足。天然氣方面，當前進口供應比重已超過30%；可供經濟開發的水電、風電資源已不多，適宜核電站選址也有限；光伏成本下降最快，但因光伏能量密度低與間歇性的局限，在儲能未商業化量產前，光伏亦無法大幅增長。

因此，如無巨大技術突破，預計到2030年，煤炭仍將是最主要的一次能源。

「末端治理」即優化生產過程，包括清潔生產、優化工業布局、節能減排等。事實上，「末端治理」只是污染物的轉移,治標不治本。如煙氣脫硫、除塵形成大量廢渣，廢水集中處理產生大量污泥等，不能從根本上解決污染問題。所以，霧霾治理最終還是要減少能源消費與優化消費結構，必須「源頭控制」與「末端治理」兩手抓。

四是狠抓末端治理。由於洛杉磯霧霾的源頭是汽車尾氣，洛杉磯治理空氣污染的主要措施就是控制機動車排放，政府最初的對策是改良汽車，提高發動機的燃燒效率、加裝催化轉化器。其中，後者效果更為顯著。催化轉化器通常安裝於汽車的尾氣排放系統，其主要作用是將尾氣中的NOx等有害氣體轉化為無害物質，從而達到減排效果。英國法律規定在倫敦城內的電廠都必須關閉，只能在大倫敦區重建，並要求工業企業建造高大的煙囪，加強疏散大氣污染物，同時大規模改造城市居民的傳統爐灶，減少煤炭用量，逐步實現居民生活天然氣化，冬季採取集中供暖。

五是從源頭改善。1970年代，美國政府開始鼓勵使用天然氣和乙醇,並且提高了汽油的油品標準。而英國和日本相應進行了能源結構優化，英國天然氣佔一次能源消費比重由1965年的不到0.4%增加到1985年的23.1%；連幾乎100%依賴進口的日本，天然氣佔比也從1965年的1%提高到1990年的10%。

國外經驗充分表明霧霾治理需要系統化工作。工業化進程比發達國家晚，霧霾成因更複雜，治霾須在借鑒國際經驗的同時充分考慮自身國情。事實上，自2013年起已出台一系列治霾政策與法規（表2），有效降低了全國（圖6）及京津冀、長三角、珠三角的PM2.5指數，環保治理初見成效。

對比北京2013-2016年的空氣質量達標天數（圖7），優質天氣（PM2.5指數在50以下）的天數從2013年的42天上升到68天，而PM2.5大於300的嚴重污染天氣也由13天降為9天。

一是霧霾治理是複雜系統工程，當前社會對治霾的難度認識不充分。前兩年，政府並沒有意識到霧霾治理是一個長期、高難度的過程。「提頭來見」的故事不獨發生在，五十年代洛杉磯市長弗徹˙布朗也曾信誓旦旦地宣稱四個月內一定永久消除霧霾，然而關停工廠和焚燒爐后，霧霾並未緩解，反而加劇頻繁。這說明公眾、政府和社會對「霧霾」缺乏足夠認知。

二是當前缺乏公開、透明、具公信力的平台了解霧霾治理的相關知識、進展與成效，以致當前互聯網上充斥了各類跨界「專家」的解讀，進一步誤導了公眾認知。同時由於政府之前設立的目標過高，難免丟失一些公信力。

三是經濟效益至上和監管力量薄弱降低了霧霾治理的執行力度與效果。的一些環保技術如電廠超低排放已達到甚至超過了國際先進水平，大部分電廠也都安裝了在線實時監測系統，但仍然有許多工廠偷排，其實都是經濟在作祟。馬斯洛需求層次理論下，當工廠負責人或業主還不能完成盈利需求前，根本無暇顧及安全需求，何論自我實現（犧牲小我，虧本實行煤改氣），因此，不少被下令關停的工廠偷偷開工的案例屢見不鮮。

四是關於霧霾成因的基礎研究不夠紮實，霧霾治理的技術路線缺乏創新。目前輿論普遍認為散煤是形成大量排放的主要因素，但散煤使用者為數量眾多的小企業與個人，所以至今無法科學統計散煤消費量，更勿論科學監管。對散煤的污染因子、排放方式沒有科學的研究，就無法研究如何降低散煤排放。

五是不考慮客觀條件，生搬硬套外國經驗一刀切。能源結構改善是一個複雜而漫長的過程，需要考慮能源稟賦、能源供應安全、經濟性、技術等諸多條件。能源消費量龐大、「以煤為主」的能源稟賦、能源生產地與供應地背離以及體制、機制等各種特點決定了無法在短期內實現清潔能源主導的能源結構。在清潔能源不具備經濟性的情況下，一刀切地煤改氣，將導致一些省份「煤改氣」、「煤改電」的目標難以實現。

首先是政府可制定分階段目標，定期彙報和檢查目標。可制訂諸如京津冀地區到2020、2025年PM2.5分別由2016年平均71毫克/立方米分別降至50、45毫克/立方米的目標。公眾看到政府不斷實現階段性目標，對治霾成果有量化標準，也會增加對政府的信任。

其次，進行準確的霧霾源解析。多方面進行排放污染物統計，公開目前已有的排放統計數據，建立排放清單，找准霧霾產生原因，持續修訂完善環保標準、加強技術開發來解決霧霾問題。

第三，源頭規劃與末端治理並重。霧霾治理須依靠政府力量。政府一方面應當做好前端規劃：科學制定環境排放總量下的能源結構、產業規劃布局，堅決依法關停不達標排放機組，逐步降低燃煤發電機組總量，鼓勵公眾改進家庭用能方式；另一方面要做好末端治理的管理與執行，從源頭提高燃料質量；加強環保技術研究同時，評估相應技術效果，如對脫硫脫硝和超低排放進行績效評估。

第四，完善立法與加強監管並舉。一方面加強環保方面的相關立法，制定有科學依據的法律；另一方面要將現有法律執行到位，縮小「自由裁量權」，依法治理霧霾，加強對燃煤電廠及各類工廠等排放源的執行與監管，保證現有先進技術的充分執行。

第五，建立合理成本分攤機制。強調環境污染成本內部化，完善環境稅制度、碳市場建設等。在科學解析的基礎上，優先治理最嚴重的污染源。如應對散煤造成的污染進行重罰（罰款力度可提高至轉換燃燒散煤與使用清潔能源的最低差額），內化環境成本，通過合理的成本分攤機制實現煤炭向清潔能源能源轉變，而非依賴無法長期持續的政府補貼。

第六，有序推進信息公開力度，調動社會力量，組織公眾參與。建立統一的霧霾科學平台，發布包括統計分析、霧霾防治等知識的文章，以及霧霾治理的相關目標與實施效果等；加強社會溝通宣傳，形成「霧霾治理，人人有責」的社會共識，向公眾宣傳從自身減少霧霾排放的措施與手段。培育社會組織，利用社會力量對不合格排放進行監控，利用已有的社會空氣監控APP，對高排放單位進行監督，對屢不執行的單位進行重罰。

無論是英國、美國還是日本，都經歷過從制定標準到標準執行、從技術開發到技術應用的過程，也應該從科學研究出發，針對問題，多方參與，儘早重返「藍天白雲」。